【摘要】：7075鋁合金具有強度高、密度低、耐腐蝕等優(yōu)點,其廣泛應用在航空、航天和汽車等領域。強力熱反旋工藝可以消除鑄件缺陷、細化晶粒、改善組織性能,已成為制造脆性材料薄壁筒形件的主要方法之一。然而,由于鑄態(tài)7075鋁合金室溫下難變形、材料流動性差,因此旋壓過程中極易開裂,這嚴重影響著工件成形質量的提高。因此,本文建立了的各向異性Lemaitre損傷模型,基于ABAQUS有限元平臺建立了筒形件強力熱反旋破裂模型,系統(tǒng)地研究了筒形件旋壓過程中的開裂行為。本文主要研究內容和結果如下:(1)對7075板材塑性變形的各向異性行為進行了實驗研究,獲得了7075-T6鋁合金板料的初始屈服強度σ_0、σ_4 _5和σ_(90),各向異性指數(shù)_0r、r_4 _5和r_(90)以及Barlat91屈服準則的六個各向異性系數(shù)a、b、c、f、g、h�；贐arlat91各向異性屈服準則,對Lemaitre韌性損傷準則進行了改進,建立了考慮了材料各向異性的Lemaitre各向異性韌性損傷準則。(2)基于所建立的Lemaitre各向異性韌性損傷準則,通過Fortran語言開發(fā)出了適合ABAQUS應用平臺的VUMAT各向異性損傷子程序。采用拉深實驗的方法驗證了所建立各向異性損傷準則和VUMAT子程序的可靠性。進而基于所開發(fā)損傷破裂子程序,建立了鑄態(tài)7075鋁合金多道次強力熱反旋損傷開裂預測仿真模型,并試驗驗證了所建有限元仿真模型的可靠性。(3)基于所建立的該成形過程的損傷開裂預測模型,系統(tǒng)地分析了該成形過程中損傷的分布特征。即,軸向上,工件底部未旋區(qū)相對較其它兩個區(qū)損傷值最小,中部穩(wěn)旋區(qū)損傷值變化較大;周向上,工件內外側損傷值呈波動變化,即損傷不均勻分布;徑向上,第一道次徑向(由內到外)損傷值呈遞增變化;在三個方向上,隨著旋壓道次的增加,工件內外側損傷程度趨于一致。(4)基于虛擬正交試驗法,以損傷開裂為研究對象對該成形過程進行了優(yōu)化設計,獲得了較優(yōu)的旋壓工藝參數(shù)。獲得了不同道次下旋輪進給速度、芯模轉速、芯模與工件間摩擦、旋輪與工件間摩擦、芯模溫度和減薄量的最優(yōu)值。
【圖文】：

旋壓方式的分類，根據(jù)毛坯的形狀和壁厚的變化特點，通常分為普通旋壓和強力旋壓兩種。普通旋壓的工藝特點是在成形過程中毛坯的形狀發(fā)生改變但是壁厚基本上不變，普通旋壓具有較大的限制，通常用于加工塑性較好和壁厚較薄的材料，并且尺寸精度不好把握，，因此要求工藝人員要有熟練的工藝技術；強力旋壓的工藝特點是在成形過程中毛坯的形狀和壁厚都發(fā)生較大變化，強力旋壓相比較與普通旋壓，機床功率大，因此對厚度大的材料也能加工，并且坯料的厚度沿著芯模母線有規(guī)律的變薄，尺寸精度好控制。普通旋壓的基本方式又可分為三類：拉深旋壓（拉旋）、縮徑旋壓（縮旋）以及擴徑旋壓（擴旋），成形過程如圖 1-1 所示。拉伸旋壓的成形方式和拉深成形很相似，其中芯模和旋輪分別代替沖頭和沖模的作用，且是普旋中最常見的成形方法；縮徑旋壓是使筒形件毛坯發(fā)生徑向壓縮變形的成形方法，縮旋成形一般是將筒形件毛坯裝夾在芯模中，然后將需要成形的部分露出裝夾卡具外，毛坯隨主軸轉動，旋輪按預定軌跡做往復運動，使毛坯逐漸縮徑，最終得到想要的形狀；擴徑旋壓是使筒形件毛坯的中部或者端部直徑變大的塑性成形方法，旋輪很明顯的特征是旋輪在毛坯內部施加作用力。

南昌航空大學碩士學位論文 第一章 緒論強力旋壓的基本方式通常分為兩種：錐形件強力旋壓（剪切旋壓）和筒形件強力旋壓（流動旋壓）。剪切旋壓通常適用于成形錐形、拋物線形和半球形類異形件；流動旋壓通常適用于成形普通的筒形件和管形件。根據(jù)旋壓時毛坯變形時材料流動的方向和旋輪的運動方向是否一致也可以分為正旋和反旋兩種方式，成形過程如圖 1-2 所示。當材料流動和旋輪運動同向時為正旋，正旋的優(yōu)點有機床力能參數(shù)小、工件能很好貼合芯模且成形過程中工件不易出現(xiàn)擴徑和金屬堆積、正旋在同等條件下比反旋的最大減薄率較高；正旋的缺點是加工同等長度的工件，其芯模長度要比反旋時芯模要長且需要設計較復雜的裝夾毛坯的夾具；反旋的優(yōu)缺點則剛好和正旋相反。
【學位授予單位】：南昌航空大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TG301

【參考文獻】

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1 郭玉琴;王帥;朱新峰;李富柱;陳煒;;B340/590DP鋼溫熱成形破裂準則提出及成形極限預測[J];塑性工程學報;2015年03期

2 王海波;陳正陽;閻昱;;屈服準則對DP600鋼板各向異性行為的預測能力[J];塑性工程學報;2015年02期

3 趙剛要;涂善俊;張冉陽;郭正華;崔俊華;;鑄造鋁合金筒形件強力熱反旋減薄率對喇叭口(缺陷)的影響[J];塑性工程學報;2014年02期

4 趙剛要;張冉陽;郭正華;涂善俊;王恩樂;馮占榮;;難變形材料薄壁筒形件強力旋壓研究進展[J];熱加工工藝;2012年23期

5 李新和;何霞輝;鄧銳;劉燕平;秦清源;;超薄壁大徑厚比筒體旋壓鼓形失穩(wěn)機理與規(guī)律[J];塑性工程學報;2011年05期

6 楊合;詹梅;李甜;王巧玲;;鋁合金大型復雜薄壁殼體旋壓研究進展[J];中國有色金屬學報;2011年10期

7 周宇靜;程秀全;夏琴香;;熱處理工藝對6061鋁合金筒形件旋壓過程及其性能影響[J];鍛壓技術;2011年03期

8 張丁非;戴慶偉;胡耀波;齊福剛;李鵬程;;塑性損傷的發(fā)展與應用[J];材料工程;2011年01期

9 李健;楊坤;;基于Abaqus軟件二次開發(fā)技術筒形件旋壓過程研究[J];鍛壓技術;2009年06期

10 楊國平;徐文臣;陳宇;單德彬;康達昌;呂炎;;筒形件強旋變形流動規(guī)律研究[J];塑性工程學報;2008年06期

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3 陳剛;高強變形鋁合金觸變成形及缺陷控制研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2013年

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3 陸誠俊;7075鑄態(tài)鋁合金筒形件多道次強力熱反旋損傷開裂研究[D];南昌航空大學;2016年

4 徐圣凱;鑄態(tài)7075鋁合金筒形件強力熱反旋壁厚不均勻分布實驗研究[D];南昌航空大學;2016年

5 葉天云;7075鋁合金筒形件熱反旋開裂行為研究[D];南昌航空大學;2015年

6 劉

本文編號：2614077